EP3295570A1 - Hf-schaltung und frontend-schaltung mit hf-schaltung - Google Patents

Hf-schaltung und frontend-schaltung mit hf-schaltung

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EP3295570A1
EP3295570A1 EP16721374.3A EP16721374A EP3295570A1 EP 3295570 A1 EP3295570 A1 EP 3295570A1 EP 16721374 A EP16721374 A EP 16721374A EP 3295570 A1 EP3295570 A1 EP 3295570A1
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EP
European Patent Office
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frequency band
duplexer
diplexer
circuit
port
Prior art date
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Pending
Application number
EP16721374.3A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Juha Ellä
Edgar Schmidhammer
Gabriele KOLB
Ratko JOVOVIC
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SnapTrack Inc
Original Assignee
SnapTrack Inc
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Filing date
Publication date
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    • H04B1/44—Transmit/receive switching
    • H04B1/48—Transmit/receive switching in circuits for connecting transmitter and receiver to a common transmission path, e.g. by energy of transmitter

Definitions

  • the invention relates to RF circuits, the z. B. can be used in front-end circuits of mobile devices use.
  • Front-end circuits of mobile devices connect one or more receiving or transmitting amplifiers with one or more antennas. This connection is made via signal paths and RF-filters, which are interconnected so that the requirements it fills to the signal quality of the mobile devices ⁇ and simultaneously a plurality of transmission ⁇ systems and transmission frequencies can be used.
  • US Pat. No. 7,212,789 B2 discloses HF circuits with a tunable duplexer.
  • Receive frequencies can be used simultaneously, to increase the data transfer rate different
  • two FDD receive frequencies can be used simultaneously with one FDD transmit frequency. It is also possible that two FDD transmit frequencies coincide with one receive frequency or multiple receive frequencies
  • An RF circuit comprises for this purpose a diplexer, a first duplexer for a first frequency band and a first Duple ⁇ xer for a second frequency band.
  • the diplexer has a ⁇ ers th port, a common port and a second port.
  • the first duplexer for the first frequency band has a send port, a common port, and a receive port.
  • the first duplexer for the second frequency band has also ei ⁇ NEN transmitting port, a common port and a receive port.
  • the circuit further comprises a first signal path between the common port of the first duplexer of the first frequency band and the first port of the diplexer.
  • the RF circuit comprises a second signal path between the common port of the first duplexer, the second frequency band and the second port of the diplexer. Furthermore, the circuit comprises a phase shifter which is arranged in the second signal path. The phase shifter is intended to provide the impedances of the first duplexer of the second frequency band and the diplexer for at least one harmonic of one of the Adapting frequency bands so that at least one intermodulation product is reduced.
  • the impedance matching relates in particular to the
  • Such a ceramic diplexer can be a base body made of an insulating material, for.
  • Ceramics include. Recesses whose inner surfaces are covered by a metallization may be provided in the base body.
  • Such a diplexer typically already has a very high linearity.
  • the first frequency band, the 2 gigahertz band and the second frequency band is the 1 gigahertz band.
  • the first frequency band then essentially comprises the Fre ⁇ frequencies between 1 GHz and 2 GHz, in particular from 1.4 to 2.2 GHz.
  • the second frequency band then includes in
  • first frequency band and the second frequency band from the three frequency ranges: low band (LB, about 650 to 1000 MHz), middle band (mid band, MB, 1700 - 2200 MHz) and high band ( High band, HB, frequencies f are substantially> 2500 MHz) are selected.
  • low band about 650 to 1000 MHz
  • middle band mid band, MB, 1700 - 2200 MHz
  • high band High band, HB, frequencies f are substantially> 2500 MHz
  • the mobile frequency bands 1, 2, 3, 4, 5, 7, 8, 12, 17, 19, 20, 21, 26 or 28 can -.
  • B. for carrier aggregation at transmission frequencies - come as a first frequency band or as a second frequency band in question.
  • the mobile bands 1, 2, 3, 4, 21 are assigned to the MB and the frequency band 7 is assigned to the HB. So z.
  • the following frequency band pairs may be used together: LB and LB: 5 and 12, 5 and 17;
  • LB and MB 3 and 5, 1 and 5, 3 and 20, 1 and 19, 3 and 8, 4 and 12, 4 and 17, 3 and 26, 3 and 19, 19 and 21;
  • MB and MB 1 and 21, 2 and 4;
  • MB and HB 1 and 7, 3 and 7, 4 and 7;
  • the RF circuit further comprises a second or more further duplexers of the first frequency band.
  • Duplexers of the first frequency band are parallel to the first duplexer of the first frequency band on the one hand and connected to the first signal path on the other hand. Then a transmission mode - whether simultaneously or consecutively - via different duplexers of the first frequency band is possible.
  • the HF circuit can also include a switch arrangement via which the first port of the diplexer can be connected to the second or several further duplexers of the first frequency band. The switch arrangement can be used to individually set which of the duplexers is to be connected to the diplexer. It is mög ⁇ Lich, that at any time always exactly one duplexer with the di- plexer is interconnected.
  • the HF circuit comprises a second or a plurality of further duplexers of the second frequency band.
  • the second or further duplexer of the second frequency band can be connected in parallel with the first duplexer of the second frequency band on the one hand and with the second signal path on the other hand.
  • the HF circuit further comprises a further switch arrangement via which the second port of the diplexer can be connected to one or more of the duplexers of the second frequency band.
  • the number of duplexers of the second frequency band, which are connected to the diplexer can thus also be set individually.
  • phase shifter is tunable.
  • a tunable phase shifter can in particular a
  • Phase shifter be understood whose characteristic frequencies and / or the phase offset for relevant
  • phase shifter is provided in the second signal path per duplexer of the second frequency band.
  • the HF circuit comprises several phase shifters, these can be selected as desired from the alternatives mentioned above be. However, it is also possible that several or all phase shifters are of the same type.
  • the phase shifter can reflect an unwanted signal from the diplexer to the diplexer. Desirable ⁇ Sig nal in the corresponding frequency range can pass through the diplexer without significant performance loss.
  • a phase shifter may be a tunable phase shifter in which the degree of phase shift of a signal at a particular frequency is adjustable.
  • the phase offset caused by the phase shifter preferably varies linearly with the frequency of the phase shift
  • phase shifter designed as a phase shifter can in particular be an all-pass filter made of inductors and
  • the RF circuit in a mobile device eg. B. in a front-end circuit of the mobile device is connected.
  • a mobile device whose front-end circuit comprises such an HF circuit provides the user with an increased data rate while at the same time not degrading signal quality.
  • the number of duplexers per first or second frequency band is not limited. Both the first and second frequency bands can independently have 1, 2, 3, 4 or more duplexers.
  • the first frequency band can have 1, 2, 3, 4, 5 or more duplexers.
  • the second frequency band can also have 1, 2, 3, 4, 5 or more duplexers.
  • FIG. 1 shows the basic structure of an HF circuit
  • FIG. 2 shows an embodiment with several duplexers of the first frequency band
  • FIG. 3 shows an embodiment with several duplexers of the second frequency band
  • Figure 4 shows an embodiment with a tunable
  • FIG. 5 shows an embodiment with a plurality of duplexers of the first frequency band and a plurality of duplexers of the two ⁇ th frequency bands
  • FIG. 8 shows the effect of a phase shifter within an RF circuit on the basis of different curves, which each represent a measure of an intermodulation product, at different values of the phase offset.
  • Figure 9 shows the effect of a phase shifter within a
  • Improved diplexer RF circuit based on different curves, each representing a measure of an intermodulation product, at different values of phase offset,
  • FIG. 1 shows a simple embodiment of an HF circuit HF-S with a first duplexer of a first frequency band DU-HB-1, a first duplexer of a second frequency band DU-LB-1 and a diplexer DI.
  • the first duplexer of the second frequency band DU-LB-1 connects a second Sig ⁇ nalpfad SP2 with the second port P2 of the diplexer DI.
  • a phase shifter PS is connected in the second signal path SP2 a phase shifter PS is connected.
  • the common port PG of the first duplexer of the first frequency band DU-HB-1 connects a first signal path SP1 to the first port PI of the diplexer DI.
  • the common port PG of the diplexer DI can be connected to an antenna of a communication ⁇ device.
  • Phase shifter in its phase shifted that one
  • FIG. 2 shows an embodiment in which three duplexers DU-HB-1, DU-HB-2, DU-HB-3 are provided for the first frequency band are.
  • each of the duplexers can be coupled to the first signal path SP1.
  • FIG. 3 shows an embodiment of an HF circuit HF-S in which three duplexers DU-LB-1, DU-LB-2, DU-LB-3 of the second frequency band are provided.
  • each of the three duplexers can be individually coupled to the second signal path SP2. It can have a specially assigned to it phase shifter PS per ⁇ of the three duplexer.
  • the switches are preferably connected between the phase shifters and the diplexer.
  • Phase shifter a single phase shifter in the second
  • Signal path SP2 can be interconnected.
  • This phase shifter PS is intended and suitable for
  • FIG. 5 shows an embodiment in which three duplexers are provided both in the first frequency band and in the second frequency band.
  • FIG. 6 shows characteristic curves of a typical diplexer with relatively little insulation.
  • FIG. 7 shows characteristic curves of a typical diplexer with higher insulation.
  • FIG. 8 shows the strength of the intermodulation interference in a carrier aggregation of the two Tx bands B5 and B7 when the diplexer of FIG. 6 is used.
  • the RF circuit includes a phase shifter
  • Disturbances can be improved by choosing an appropriate phase offset of up to 30 dB.
  • FIGS. 6 to 9 show that RF circuits clearly benefit from the new circuit topology, both with poorer and better diplexers.
  • FIG. 10 shows the intensity of intermodulation products for HF circuits, each with one of the two diplexers shown in FIG. 6 and a phase shifter designed as a phase shifter. It turns out that the improved
  • the RF circuit is not limited to the described or shown embodiments.
  • An RF circuit may in particular contain other circuit components, signal paths, filters, switches.
  • DU-HB-1 first duplexer of the first frequency band
  • DU-HB-2 second duplexer of the first frequency band
  • DU-HB-3 third duplexer of the first frequency band
  • DU-LB-1 first duplexer of the second frequency band
  • DU-LB-2 second duplexer of the second frequency band

Abstract

Es wird eine HF-Schaltung, z. B. zur Verwendung in Frontend- Schaltungen, mit verbesserter Signalqualität bei Carrier Aggregation angegeben. Dazu umfasst ein Signalpfad zwischen einem Duplexer und einem Diplexer einen Phasenschieber.

Description

HF-Schaltung und Frontend-Schaltung mit HF-Schaltung
Die Erfindung betrifft HF-Schaltungen, die z. B. in Frontend- Schaltungen von Mobilfunkgeräten Verwendung finden können.
Frontend-Schaltungen von Mobilfunkgeräten verbinden einen o- der mehrere Empfangs- oder Sendeverstärker mit einer oder mehreren Antennen. Diese Verbindung erfolgt über Signalpfade und HF-Filter, die so miteinander verschaltet sind, dass die Anforderungen an die Signalqualität der Mobilfunkgeräte er¬ füllt werden und gleichzeitig eine Vielzahl an Übertragungs¬ systemen und Übertragungsfrequenzen genutzt werden können.
Aus der Patentschrift US 7,212,789 B2 sind HF-Schaltungen mit einem abstimmbaren Duplexer bekannt.
Während bereits bei üblichen FDD Systemen (FDD = frequency division duplexing = Frequenzduplex) Sende- und
Empfangsfrequenzen gleichzeitig benutzt werden, können zur Erhöhung der Datenübertragungsrate verschiedene
Sendefrequenzen gleichzeitig oder verschiedene
Empfangsfrequenzen gleichzeitig benutzt werden (Carrier
Aggregation) . In Interband Carrier Aggregation Systemen können zwei FDD Empfangsfrequenzen zusammen mit einer FDD Sendefrequenz gleichzeitig benutzt werden. Es ist auch möglich, dass zwei FDD Sendefrequenzen zusammen mit einer Empfangsfrequenz oder mehreren Empfangsfrequenzen
gleichzeitig benutzt werden (Tx Carrier Aggregation) . Ein solches gemeinsames Benutzen verschiedener Frequenzbänder wird aber bei üblichen HF-Schaltungen Probleme bereiten, da diese insbesondere bezüglich der Trennung verschiedener Signalpfade nicht an die zusätzliche HF-Leistung angepasst sind .
Es ist deshalb eine Aufgabe, eine HF-Schaltung anzugeben, die eine gute Trennung zwischen verschiedenen Signalpfaden ermöglicht, auch wenn die Schaltung mit HF-Signalen verschiedener Frequenzbänder beaufschlagt wird. Insbesondere die
Störung eines Signalpfads aufgrund von
Intermodulationsprodukten soll verringert sein.
Diese Aufgabe wird durch die HF-Schaltung gemäß Anspruch 1 gelöst. Abhängige Ansprüche geben vorteilhafte Ausgestaltun¬ gen an. Eine HF-Schaltung umfasst dazu einen Diplexer, einen ersten Duplexer für ein erstes Frequenzband und einen ersten Duple¬ xer für ein zweites Frequenzband. Der Diplexer hat einen ers¬ ten Port, einem gemeinsamen Port und einen zweiten Port. Der erste Duplexer für das erste Frequenzband hat einen Sende- port, einen gemeinsamen Port und einen Empfangsport. Der erste Duplexer für das zweite Frequenzband hat ebenfalls ei¬ nen Sendeport, einen gemeinsamen Port und einen Empfangsport. Die Schaltung umfasst ferner einen ersten Signalpfad zwischen dem gemeinsamen Port des ersten Duplexers des ersten Fre- quenzbands und dem ersten Port des Diplexers . Ferner umfasst die HF-Schaltung einen zweiten Signalpfad zwischen dem gemeinsamen Port des ersten Duplexers, des zweiten Frequenzbands und dem zweiten Port des Diplexers. Weiterhin umfasst die Schaltung einen Phasenschieber, der im zweiten Signalpfad angeordnet ist. Der Phasenschieber ist dazu vorgesehen, die Impedanzen des ersten Duplexer des zweiten Frequenzbands und des Diplexers für zumindest eine Harmonische eines der Frequenzbänder so anzupassen, dass zumindest ein Intermodulationsprodukt reduziert ist.
Die Impedanzanpassung betrifft dabei insbesondere die
Impedanz des gemeinsamen Ports des ersten Duplexers des zweiten Signalpfads und des zweiten Ports des Diplexers .
Die Harmonische kann dabei insbesondere die zweite oder dritte Harmonische von Sendefrequenzen, z. B. des ersten Frequenzbands sein.
Die verbesserte Signaltrennung einer solchen HF-Schaltung ist damit auf die Verringerung der Intermodulationsprodukte zurückzuführen. Es wurde erkannt, dass in üblichen HF- Schaltungen von Frontend-Schaltungen die Isolation eines verwendeten Diplexers so schlecht sein kann, dass unerwünscht in einem Signalpfad eintretende HF-Signale aufgrund von nicht linearen Effekten in einem dem Diplexer nachgeschalteten Duplexer Intermodulationsprodukte bewirken können. Deren Frequenzen liegen im Durchlassbereich des Duplexers. Solche unerwünschten HF-Signale können dann durch übliche HF-Filter nicht weiter eliminiert werden, da ihre Frequenzen den
Frequenzen gewünschter Signale gleichen. Durch den Phasenschieber wird die Entstehung dieser
Intermodulationsprodukte effizient verhindert oder zumindest so stark abgeschwächt, dass die unerwünschten aber deutlich schwächeren Intermodulationsprodukte nicht weiter stören. Diese HF-Schaltung ist dabei kompatibel mit üblichen Schal- tungstopologien von Frontend-Schaltungen, wobei dem ver- gleichsweise großen Zugewinn an Signalqualität ein ver¬ gleichsweise geringer zusätzlicher Schaltungsaufwand entge¬ gensteht . Es ist möglich, dass der Diplexer ein Keramik-Diplexer ist.
Ein solcher Keramik-Diplexer kann dabei einen Grundkörper aus einem isolierenden Material, z. B. Keramik, umfassen. In dem Grundkörper können Ausnehmungen, deren innere Oberflächen von einer Metallisierung bedeckt sind, vorgesehen sein. Ein solcher Diplexer weist typischerweise schon eine sehr hohe Linearität auf.
Es ist möglich, dass das erste Frequenzband, das 2-Gigahertz- Band und das zweite Frequenzband das 1-Gigahertz-Band ist.
Das erste Frequenzband umfasst dann im Wesentlichen die Fre¬ quenzen zwischen 1 GHz und 2 GHz, insbesondere zwischen 1,4 und 2,2 GHz. Das zweite Frequenzband umfasst dann im
Wesentlichen Frequenzen < 1 GHz.
Es ist auch möglich, dass das erste Frequenzband und das zweite Frequenzband aus den drei Frequenzbereichen: Tiefes Band (Low Band, LB, ca. 650 bis 1000 MHz), mittleres Band (Mid Band, MB, 1700 - 2200 MHz) und Hochband (High Band, HB, Frequenzen f im Wesentlichen > 2500 MHz) ausgewählt sind.
Insbesondere die Mobilfunkfrequenzbänder 1, 2, 3, 4, 5, 7, 8, 12, 17, 19, 20, 21, 26 oder 28 können - z. B. für Carrier Aggregation bei Sendefrequenzen - als erstes Frequenzband oder als zweites Frequenzband in Frage kommen. Dabei sind die Mo¬ bilfunkbänder 5, 8, 12, 17, 19, 20, 26 und 28 dem LB zugeord¬ net. Die Mobilfunkbänder 1, 2, 3, 4, 21 sind dem MB zugeordnet und das Frequenzband 7 ist dem HB zugeordnet. So können z. B. die folgenden Frequenzband-Paare zusammen verwendet werden: LB und LB : 5 und 12, 5 und 17;
LB und MB: 3 und 5, 1 und 5, 3 und 20, 1 und 19, 3 und 8, 4 und 12, 4 und 17, 3 und 26, 3 und 19, 19 und 21; MB und MB: 1 und 21, 2 und 4;
MB und HB: 1 und 7, 3 und 7, 4 und 7;
LB und HB: 7 und 20, 7 und 28, 5 und 7.
Es ist auch möglich, dass die HF-Schaltung ferner einen zweiten oder mehrere weitere Duplexer des ersten Frequenzbands umfasst. Der zweite Duplexer oder die mehreren weiteren
Duplexer des ersten Frequenzbands sind dabei parallel zum ersten Duplexer des ersten Frequenzbands einerseits und mit dem ersten Signalpfad andererseits verschaltbar . Dann ist ein Übertragungsbetrieb - ob gleichzeitig oder hintereinander - über verschiedene Duplexer des ersten Frequenzbands möglich. Es ist auch möglich, dass die HF-Schaltung noch eine Schalteranordnung umfasst, über die der erste Port des Diplexers mit dem zweiten oder mehreren weiteren der Duplexer des ersten Frequenzbands verschaltbar ist. Über die Schalteranord¬ nung kann dabei individuell eingestellt werden, welcher der Duplexer mit dem Diplexer verschaltet sein soll. Es ist mög¬ lich, dass zu jeder Zeit stets genau ein Duplexer mit dem Di- plexer verschaltet ist. Es ist aber auch möglich, dass zu ei¬ nem Zeitpunkt auch gar kein Duplexer oder gleichzeitig mehrere Duplexer mit dem Diplexer verschaltet sind. Ferner ist es möglich, dass die HF-Schaltung einen zweiten o- der mehrere weitere Duplexer des zweiten Frequenzbands um- fasst. Der zweite oder weitere Duplexer des zweiten Frequenzbands sind parallel zum ersten Duplexer des zweiten Frequenzbands einerseits und mit dem zweiten Signalpfad andererseits verschaltbar .
Auch dabei ist es möglich, dass die HF-Schaltung ferner eine weitere Schalteranordnung umfasst, über die der zweite Port des Diplexers mit einem oder mehreren der Duplexer des zwei- ten Frequenzbands verschaltbar ist.
Analog zur oben genannten Situation des ersten Frequenzbands kann somit auch die Zahl der Duplexer des zweiten Frequenzbands, die mit dem Diplexer verschaltet sind, individuell eingestellt sein.
Es ist möglich, dass der Phasenschieber abstimmbar ist. Unter einem abstimmbaren Phasenschieber kann insbesondere ein
Phasenschieber verstanden werden, dessen charakteristische Frequenzen und/oder der Phasenversatz für relevante
Frequenzen einstellbar sein.
Es ist möglich, dass pro Duplexer des zweiten Frequenzbands ein Phasenschieber im zweiten Signalpfad vorgesehen ist.
Umfasst die HF-Schaltung mehrere Phasenschieber, so können diese beliebig aus den oben genannten Alternativen ausgewählt sein. Es ist allerdings auch möglich, dass mehrere oder alle Phasenschieber vom gleichen Typ sind.
Der Phasenschieber kann ein vom Diplexer kommendes uner- wünschtes Signal zum Diplexer reflektieren. Erwünschte Sig¬ nale im entsprechenden Frequenzbereich können den Diplexer ohne wesentlichen Leistungsverlust passieren. Der
Phasenschieber kann insbesondere ein abstimmbarer Phasenschieber sein, bei dem der Grad der Verschiebung der Phase eines Signals mit einer bestimmten Frequenz einstellbar ist. Z. B. variiert der durch den Phasenschieber verursachte Phasenversatz vorzugsweise linear der Frequenz des
anliegenden Signals. Ein als Phasenschieber ausgestalteter Phasenschieber kann insbesondere ein Allpass-Filter aus Induktivitäten und
Kapazitäten sein.
Auch die Verwendung einer Streifenleitung als Phasenschieber ist möglich.
Es ist insbesondere möglich, dass die HF-Schaltung in einem Mobilfunkgerät, z. B. in einer Frontend-Schaltung des Mobilfunkgeräts, verschaltet ist. Ein Mobilfunkgerät, dessen Frontend-Schaltung eine solche HF-Schaltung umfasst, stellt dem Benutzer eine erhöhte Datenrate bei gleichzeitig nicht verschlechterter Signalqualität zur Verfügung.
Die Zahl der Duplexer pro erstem oder zweitem Frequenzband ist dabei nicht beschränkt. Sowohl das erste als auch das zweite Frequenzband können unabhängig voneinander über 1, 2, 3, 4 oder mehr Duplexer verfügen. Das erste Frequenzband kann über 1, 2, 3, 4, 5 oder mehr Duplexer verfügen. Auch das zweite Frequenzband kann über 1, 2, 3, 4, 5 oder mehr Duplexer verfügen. Im Folgenden werden zentrale Prinzipien der HF-Schaltung und einige nicht abschließende Ausführungsbeispiele anhand sche- matischer Figuren näher erläutert.
Es zeigen:
Figur 1 den prinzipiellen Aufbau einer HF-Schaltung,
Figur 2 eine Ausgestaltung mit mehreren Duplexern des ersten Frequenzbands,
Figur 3 eine Ausgestaltung mit mehreren Duplexern des zweiten Frequenzbands,
Figur 4 eine Ausgestaltung mit einem abstimmbaren
Phasenschieber,
Figur 5 eine Ausgestaltung mit mehreren Duplexern des ersten Frequenzbands und mehreren Duplexern des zwei¬ ten Frequenzbands,
Figur 6 charakteristische Übertragungskurven eines typi¬ schen Diplexers,
Figur 7 charakteristische Übertragungskurven eines typi¬ schen Diplexers mit etwas besserer Isolation, Figur 8 die Wirkung eines Phasenschiebers innerhalb einer HF-Schaltung anhand verschiedener Kurven, die jeweils ein Maß eines Intermodulationsproduktes darstellen, bei verschiedenen Werten des Phasenversatzes ,
Figur 9 die Wirkung eines Phasenschiebers innerhalb einer
HF-Schaltung mit verbessertem Diplexer anhand verschiedener Kurven, die jeweils ein Maß eines Intermodulationsproduktes darstellen, bei verschiedenen Werten des Phasenversatzes,
Figur 10 die Abhängigkeit der Stärke von Intermodulations- produkten von einer Phasendrehung durch den Phasenschieber bei der Mittenfrequenz.
Figur 1 zeigt eine einfache Ausführungsform einer HF- Schaltung HF-S mit einem ersten Duplexer eines ersten Frequenzbands DU-HB-1, einem ersten Duplexer eines zweiten Fre- quenzbands DU-LB-1 und einem Diplexer DI. Den ersten Duplexer des zweiten Frequenzbandes DU-LB-1 verbindet ein zweiter Sig¬ nalpfad SP2 mit dem zweiten Port P2 des Diplexers DI. Im zweiten Signalpfad SP2 ist ein Phasenschieber PS verschaltet. Den gemeinsamen Port PG des ersten Duplexers des ersten Fre- quenzbands DU-HB-1 verbindet ein erster Signalpfad SP1 mit dem ersten Port PI des Diplexers DI . Der gemeinsame Port PG des Diplexers DI kann mit einer Antenne eines Kommunikations¬ geräts verschaltet sein. Jeder der beiden Duplexer hat einen Sendeport TX und einen Empfangsport RX. Über die Sende- und Empfangsports können die beiden Duplexer mit einer oder mehrerer Transceiverschaltungen eines Mobilfunkgeräts verschal¬ tet sein. Kritisch beim Betrieb einer konventionellen HF-Schaltung ist folgende Situation: Über beide Sendeports TX beider Duplexer wird ein Sendesignal eingekoppelt, welches über die Signal¬ pfade SP1 und SP2 zum Diplexer DI gelangt. Aufgrund der end- liehen Isolation des Diplexers DI wird ein Teil des Sendesig¬ nals aus dem ersten Frequenzband in den zweiten Signalpfad SP2 in Richtung des Duplexers des zweiten Frequenzbands ein¬ gekoppelt. Typischerweise sind die Duplexer selbst Schaltun¬ gen mit nicht ausschließlich linearem Verhalten, wobei in diesem Fall verschiedene TX-Signale am TX-Filter des Duplexer des zweiten Frequenzbands DU-LB-1 zusammen treffen. Aufgrund von nichtlinearen Effekten des Duplexers des zweiten Frequenzbands entsteht ein Intermodulationsprodukt , welches ge¬ gebenenfalls das Empfangsfilter RX passieren kann und den gleichzeitigen Empfang des Kommunikationsgeräts stört oder gar verhindert. Soll das Kommunikationsgerät beispielsweise gleichzeitig in den Bändern 3 und 5 senden, so kann ein Intermodulationsprodukt bei 1710 MHz - 824 MHz = 886 MHz ent¬ stehen. Dieses liegt innerhalb des Band 5-Empfangsfrequenz- bandes (RX) und kann deshalb das Empfangsfilter quasi unge¬ dämpft passieren.
In der vorliegenden HF-Schaltung HF-S wird ein vom Diplexer DI in den zweiten Signalpfad 2 leckendes Signal so vom
Phasenschieber in seiner Phasenlage verschoben, dass ein
Mischen mit dem Sendesignal für den zweiten Signalpfad SP2 am Duplexer nicht erfolgen kann. So wird schon das Entstehen des Intermodulationsprodukts bei 886 MHz so verhindert oder seine Intensität abgeschwächt, dass ein Empfangsbetrieb problemlos möglich ist.
Figur 2 zeigt eine Ausführungsform, bei der drei Duplexer DU- HB-1, DU-HB-2, DU-HB-3 für das erste Frequenzband vorgesehen sind. Mittels eines individuellen Schalters SW kann jeder der Duplexer zum ersten Signalpfad SP1 hinzugekoppelt werden.
Im Wesentlichen analog dazu zeigt Figur 3 eine Ausführungs- form einer HF-Schaltung HF-S, bei der drei Duplexer DU-LB-1, DU-LB-2, DU-LB-3 des zweiten Frequenzbands vorgesehen sind. Mittels Schalter kann jeder der drei Duplexer individuell zum zweiten Signalpfad SP2 hinzugekoppelt werden. Dabei kann je¬ der der drei Duplexer über einen speziell ihm zugeordneten Phasenschieber PS verfügen. Die Schalter sind vorzugsweise zwischen den Phasenschiebern und dem Diplexer verschaltet.
Figur 4 zeigt, wie anstelle der drei verschiedenen
Phasenschieber ein einziger Phasenschieber im zweiten
Signalpfad SP2 verschaltet sein kann. Dieser Phasenschieber PS ist dafür vorgesehen und geeignet,
Intermodulationsprodukte für alle drei Duplexer des zweiten Frequenzbands zu verhindern oder abzuschwächen. Figur 5 zeigt eine Ausführungsform, bei der sowohl im ersten Frequenzband als auch im zweiten Frequenzband jeweils drei Duplexer vorgesehen sind.
Figur 6 zeigt charakteristische Kurven eines typischen Dip- lexers mit relativ geringer Isolation.
Figur 7 zeigt charakteristische Kurven eines typischen Dip- lexers mit höherer Isolation. Figur 8 zeigt die Stärke der Intermodulations-Störung bei einer Carrier Aggregation der beiden Tx Bänder B5 und B7, wenn der Diplexer der Fig. 6 verwendet wird. Die
verschiedenen Kurven repräsentieren dabei jeweils einen anderen Phasenversatz durch den Phasenschieber. Das Intermodulationsprodukt hat Frequenzkomponenten um 880 MHz: B7-Tx (2540 MHz) - 2 x B5-Tx (2 x 830 MHz) = B5-Rx (880 MHz) . Die HF-Schaltung umfasst als Phasenschieber einen
abstimmbaren Phasenschieber, dessen Phasenversatz einstellbar ist. Je nach gewähltem Phasenversatz kann eine um bis zu etwa 30 dB verringerte Intermodulations-Störung erhalten werden.
Entsprechend zeigt Figur 9 verschiedene Isolationswerte einer HF-Schaltung, die den „besseren" Diplexer der Figur 7 mit erhöhter Isolation - neben einem abstimmbaren Phasenschieber als Phasenschieber - enthält. Die unterschiedlichen in Figur 8 gezeigten Kurven stellen dabei die Isolationswerte bei variiertem Phasenversatz durch den Phasenschieber dar. Analog zur Figur 7 kann die Verringerung von Intermodulations-
Störungen durch Wählen eines geeigneten Phasenversatzes um bis zu 30 dB verbessert werden.
Insgesamt zeigen die Figuren 6 bis 9, dass HF-Schaltungen so- wohl mit schlechteren als auch mit besseren Diplexern deutlich von der neuen Schaltungstopologie profitieren.
Figur 10 zeigt die Intensität von Intermodulationsprodukten für HF-Schaltungen, jeweils mit einem der beiden aus Figur 6 gezeigten Diplexern und einem als Phasenschieber ausgestalteten Phasenschieber. Es zeigt sich, dass die verbesserte
Isolation tatsächlich zu einer Verringerung der
Intermodulationsprodukte führt - allerdings nur, wenn der Phasenschieber entsprechend optimal dimensioniert
beziehungsweise eingestellt ist.
Die HF-Schaltung ist dabei nicht auf die beschriebenen oder gezeigten Ausführungsbeispiele beschränkt. Eine HF-Schaltung kann insbesondere weitere Schaltungskomponenten, Signalpfade, Filter, Schalter enthalten.
Bezugs zeichenliste
DB-HP: Durchlassbereich des Hochpasses des Diplexers
DB-LP: Durchlassbereich des Tiefenpasses des Diplexers
DI : Diplexer
DU: Duplexer
DU-HB-1: erster Duplexer des ersten Frequenzbands
DU-HB-2 : zweiter Duplexer des ersten Frequenzbands
DU-HB-3: dritter Duplexer des ersten Frequenzbands
DU-LB-1: erster Duplexer des zweiten Frequenzbands
DU-LB-2 : zweiter Duplexer des zweiten Frequenzbands
DU-LB-3: dritter Duplexer des zweiten Frequenzbands
HF-S: HF-Schaltung
IS: Isolation des Diplexers
PG: Gemeinsamer Port
RX: Empfangsport
PS: Phasenschieber
SD: Schalter
SP1: erster Signalpfad
SP2: zweiter Signalpfad
TX: Sendeport

Claims

Patentansprüche
1. HF-Schaltung (HF-S) , umfassend
- einen Diplexer (DI) mit einem ersten Port (PI), einem gemeinsamen Port (PG) und einem zweiten Port (P2),
- einen ersten Duplexer (DU) für ein erstes Frequenzband mit einem Sendeport (TX) , einem gemeinsamen Port (PG) und einem Empfangsport (RX) ,
- einen ersten Duplexer (DU) für ein zweites Frequenzband mit einem Sendeport (TX) , einem gemeinsamen Port (PG) und einem
Empfangsport (RX) ,
- einen ersten Signalpfad (SP1) zwischen dem gemeinsamen Port (PG) des ersten Duplexers (DU) des ersten Frequenzbands und dem ersten Port (PI) des Diplexers (DI),
- einen zweiten Signalpfad (SP2) zwischen dem gemeinsamen
Port (PG) des ersten Duplexers (DU) des zweiten Frequenzbands und dem zweiten Port (P2) des Diplexers (DI),
- im zweiten Signalpfad (SP2) einen Phasenschieber (PS), der dazu vorgesehen ist, die Impedanzen des ersten Duplexer (DU) des zweiten Frequenzbands und des Diplexers (DI) für
zumindest eine Harmonische eines der Frequenzbänder so anzupassen, dass zumindest ein Intermodulationsprodukt reduziert ist.
2. HF-Schaltung nach dem vorherigen Anspruch, wobei der
Diplexer (DI) ein Keramik-Diplexer ist.
3. HF-Schaltung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das erste Frequenzband das 2 GHz-Band und das zweite
Frequenzband das 1 GHz-Band ist.
4. HF-Schaltung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei das erste Frequenzband das 2.5 GHz-Band und das zweite
Frequenzband das 1 GHz-Band ist.
5. HF-Schaltung nach einem der vorherigen Ansprüche, ferner umfassend einen zweiten oder mehrere weitere Duplexer (DU) des ersten Frequenzbands, die parallel zum ersten Duplexer (DU) des ersten Frequenzbands und mit dem ersten Signalpfad (SP1) verschaltbar sind.
6. HF-Schaltung nach dem vorherigen Anspruch, ferner
umfassend eine Schalteranordnung (SW) , über die der erste Port (PI) des Diplexers (DI) mit einem oder mehreren der Duplexer (DU) des ersten Frequenzbands verschaltbar ist.
7. HF-Schaltung nach einem der vorherigen Ansprüche, ferner umfassend einen zweiten oder mehrere weitere Duplexer (DU) des zweiten Frequenzbands, die parallel zum ersten Duplexer (DU) des zweiten Frequenzbands und mit dem zweiten Signalpfad (SP2) verschaltbar sind.
8. HF-Schaltung nach dem vorherigen Anspruch, ferner
umfassend eine Schalteranordnung (SW) , über die der zweite Port (P2) des Diplexers (DI) mit einem oder mehreren der Duplexer (DU) des zweiten Frequenzbands verschaltbar ist.
9. HF-Schaltung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Phasenschieber (PS) in seinem Phasenversatz abstimmbar ist .
10. HF-Schaltung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei ein pro Duplexer (DU) des zweiten Frequenzbands ein Phasenschieber (PS) im zweiten Signalpfad (SP2) vorgesehen ist .
11. Mobilfunkgerät, umfassend eine HF-Schaltung (HF-S) nach einem der vorherigen Ansprüche.
12. Verwendung einer HF-Schaltung (HF-S) nach einem der vorherigen Ansprüche in einer Frontend-Schaltung eines Mobilfunkgeräts .
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